论述抗震设计中斜支撑结构的作用

单个结构单元的非线性分析说明,在异型柱框架中添加了人字形支撑后,结构的抗扭刚度和抗扭承载力有显著提高,延性也有所提高。通过对异型柱框架结构和矩形柱结构进行地震作用下的对比分析,说明异型柱框架的抗扭性能要远低于等惯性矩的矩形框架结构,添加斜支撑对提高异型柱框架抗震性能有显著作用。本文采用有限元程序Ansys和SAP,对异型柱框架结构和异型柱加斜支撑结构进行了空间受力分析,并建议在刚心与质心不一致的异型柱框架结构中,适当使用斜支撑结构以便提高结构抗扭性能。     

对斜支撑结构于抗震设计中作用的探讨

单个结构单元的非线性分析说明，在异型柱框架中添加了人字形支撑后，结构的抗扭刚度和抗扭承载力有显著提高，延性也有所提高。通过对异型柱框架结构和矩形柱结构进行地震作用下的对比分析，说明异型柱框架的抗扭性能要远低于等惯性矩的矩形框架结构，添加斜支撑对提高异型柱框架抗震性能有显著作用。本文采用有限元程序Ansys和SAP，对异型柱框架结构和异型柱加斜支撑结构进行了空间受力分析，并建议在刚心与质心不一致的异型柱框架结构中，适当使用斜支撑结构以便提高结构抗扭性能。     

高性能混凝土异型柱边框架抗震性能试验研究

本文在两榀不等跨异型柱边框架中,采用了掺加粉煤灰的大流动性高性能混凝土,并以变化异型柱柱肢宽厚比的方式获得不同的抗侧刚度。在低周反复荷载试验研究与对比分析基础上,得出了不同水平抗侧刚度的高性能混凝土异型柱边框架结构的水平承载能力、变形与耗能等抗震性能。研究表明:大流动性外掺粉煤灰的高性能混凝土异型柱边框架属于典型的“强柱弱梁”式结构,随着异型柱柱肢宽厚比的增加,异型柱框架结构水平抗侧刚度提高,高性能混凝土异型柱边框架的抗震性能明显改善,特别体现在屈服荷载点之后,框架结构的耗能能力有显著提高。本文的研究可供异型柱结构的抗震设计和高性能混凝土的推广作参考。     

钢筋混凝土框架——斜撑结构体系抗震分析

在各种钢筋混凝土结构体系中,框架结构是抗震性能比较差的一种,其主要原因是框架结构只有一道抗震防线.目前在混凝土框架结构中增加抗震防线的结构有混凝土框架—剪力墙结构和钢支撑—混凝土框架结构.在钢框架结构中增加抗震防线的结构有框架—中心支撑结构和框架—偏心支撑结构.本文吸取上述各种结构的优点,提出在混凝土框架结构中增加混凝土斜撑,由混凝土框架和混凝土斜撑组合成一种新的抗侧力结构体系:混凝土框架一斜撑结构.本文通过与同类结构的对比及试设计计算结果分析,来论证这种新的结构体系符合抗震规范对结构体系的各项要求,在抗震性能及经济适用等方面都具有一定的优越性,可以应用到实际工程中.     

装配式斜支撑节点钢框架抗连续倒塌能力评价

结构发生连续倒塌的机理比较复杂,国内外到目前为止没有统一的结构抗连续倒塌能力评价标准。通过3个4跨5层装配式斜支撑节点钢框架结构算例,验证了日本《高冗余度钢结构倒塌控制设计指南》中抗连续倒塌能力评价指标对装配式斜支撑节点钢框架结构的适用性。以国内湘阴远大城9层装配式斜支撑节点钢框架公寓B9为研究对象,采用拆除构件法分别拆除角柱、短边中柱、长边中柱和内中柱,采用经验证的能力评价指标进行抗连续倒塌能力评价。结果表明:9层装配式斜支撑节点钢框架结构在拆除角柱工况下,剩余结构抗连续倒塌能力最好;拆除内中柱下,剩余结构抗连续倒塌能力相对较差,桁架梁在结构抗连续倒塌分析中承载力储备要低于柱构件。     

异型柱结构温度效应研究

基于现有混凝土结构温度效应基本理论与研究成果,本文利用有限元法对典型空间异型柱框架结构在使用阶段的温度效应进行了研究与分析,得到其变形及应力分布特征,并将其与矩形柱框架结构温度效应作比较研究,对异型柱与矩形柱结构在温度作用下温度效应的异同进行分析总结,从而对构件截面形式对结构温度效应的影响做出了评价。     

翼缘框架柱框架结构抗震性能初探

单跨框架结构教学楼在采光和通风等方面有较好优势,在以往中小学建筑中较多采用。单跨结构体系由于冗余度较低,在罕遇地震作用下极易发生破坏,甚至整体倒塌。文章考虑在纯框架结构的柱侧面增加一定长度和宽度的翼墙,形成翼缘框架柱框架结构,以此来改变结构的破坏机制,提高结构的整体抗倒塌能力。借助有限元分析软件Midas/Building,以某中学教学楼为例,对单跨纯框架结构和翼缘框架柱框架结构进行弹塑性分析,评价两种结构的受力性能、屈服破坏机制和整体抗倒塌能力。结果表明:在罕遇地震作用下,翼缘框架柱框架结构能够实现“强柱弱梁”破坏机制,达到改善结构抗震性能和抗倒塌能力的目的,为该类结构在教学楼建筑中的应用提供借鉴。     

支撑对装配式钢框架抗连续倒塌性能影响

为研究不同支撑形式对装配式钢框架结构抗连续倒塌性能的影响,建立4种不同支撑形式的模型,利用SAP 2000有限元软件,以6层装配式钢框架结构为原型,并采用构件拆除法,在分别拆除长边中柱、短边中柱、角柱、内柱的4种工况下对模型进行动力非线性分析。分析结果表明:支撑所在跨的框架柱失效后,支撑对结构抗连续倒塌作用明显,隔跨柱失效后,支撑对剩余结构抗连续倒塌性能的影响很小。     

钢筋混凝土框-撑结构在多层建筑设计中的探讨

在已有试验研究成果的基础上,针对钢筋混凝土框架-支撑结构的特性,对比分析了框架结构、框架-支撑结构、框架-剪力墙结构的受力特点,提出设置支撑能够有效地提高多层框架结构的抗侧刚度、抗扭刚度以及解决不规则结构平面偏心的问题。对支撑体系在高烈度区框架结构设计中的应用提出一些建议及探讨。     

某美术馆斜柱框架结构设计方法

与传统框架相比斜柱框架在受力性能上存在较大差异,斜柱框架在结构自重作用下会产生较大的水平和竖向变形。借助一典型工程案例多方位、多角度对斜柱框架进行了研究分析,总结了一套分析斜柱框架的计算方法。该方法主要包括:斜柱受力特点对比分析、典型单榀框架受力分析、与斜柱相连的框架梁受力分析、楼板应力分析、穿层斜柱的整体屈曲分析、节点有限元分析和防连续倒塌分析等。采用该方法对本工程进行计算分析,结果表明:与斜柱相连的框架梁满足设计要求,节点设计满足强节点的设计原则,柱截面承载能力能满足防连续倒塌的设计要求。同时,应适当加大斜柱区域框架结构体系的整体刚度,应在适当位置设置中心支撑,增强斜柱框架的抗侧刚度;在楼板薄弱位置应采取适当的加强措施,保证水平力的有效传递。     

平面非对称钢框架结构在水平荷载下的极限承载力估计

平面不规则框架结构由于外力作用中心和刚度中心的不重合,会产生扭转,使得部分框架的承载力不能充分发挥.提出了一种塑性设计中对于钢框架结构整体水平极限承载力的简化估计方法,给出了完整的计算过程、公式和示意图,应用有限元分析软件ANSYS对9个框架进行了分析,给出这种框架水平承载力以及相应的结构层间变形的有限元分析和简化估计结果,并进行比较,证明此简化估计方法能给出较好和偏于安全的结果.     

Analytical investigation of the P-Δ effect of middle-rise unbraced steel frames

In this study, the influences of the P-Δ effect on the behavior of middle-rise unbraced steel frames and the validity of factor B2 were investigated using the analytical approach to suggest the basic design information on the P-Δ effect to the structural engineers. The refined plastic hinge method with an arc length algorithm was applied to the two-dimensional second-order inelastic analysis which can cover the post-maximum load behavior. Four types of middle-rise unbraced steel frames were selected as the subjects of the analysis. The main parameters of the analysis were the shape and the scale of the frame, the stiffness of the beam and the first-floor column, and the axial load ratio of the first-floor column. As revealed by the analytical research that was conducted, the P-Δ effect affects the behavior of middle-rise unbraced steel frames and the axial load, and the stiffness of the first-floor column are the main factors which govern the P-Δ effect. In addition, factor B2 is not applicable to the frame that has not clear story concept and it does not properly estimate the P-Δ effect of an unbraced frame when nonlinear-inelastic behavior is induced. Thus, reasonable guidelines are needed for the use of factor B2.     

水平荷载作用下填充墙高度对RC框架结构受力性能影响的非线性分析

采用ANSYS软件对3个单层单跨开洞率不同的填充墙钢筋混凝土框架水平荷载试验模型进行了非线性分析,由分析结果可得计算值与试验结果吻合良好。用同样的模拟方法,对5个单层双跨不同填充墙高度的钢筋混凝土框架模型进行了水平荷载作用下的全过程模拟分析。研究结果表明,随着填充墙高度的增大,填充墙框架结构侧移刚度和水平承载力显著提高,结构延性相对降低;框架结构开裂荷载有所提高,但框架柱原有的"强剪弱弯"性能可能改变,出现箍筋先于纵筋屈服的不利情况;框架柱上段剪力值比原纯框架柱有明显增大,各跨墙高不等时,增幅更大;按照现行结构设计方法,框架柱正截面和框架梁弯、剪承载力设计是安全的,但是框架柱斜截面抗剪承载力的设计存在极大的安全隐患。     

框架-嵌入式墙体结构抗震性能试验研究与有限元分析

对框架-嵌入式墙体结构进行了拟静力试验和有限元分析,研究了其承载力和耗能能力,探讨了墙板与柱间摩擦系数、轴压比以及墙板分割块数对结构抗震性能的影响。研究结果表明：框架-嵌入式墙体结构滞回曲线形状较为饱满,表现出良好的延性和耗能能力,且嵌入墙体后明显提高了框架结构的抗侧刚度和承载力;在结构屈服前（正常使用状态）,墙板间无明显通缝,屈服后,墙板错动现象明显,墙板与墙板、墙板与底梁间均出现明显的通缝,增加墙板与柱间的摩擦系数,可减小通缝宽度;在一定范围内,增大柱轴压比,可提高框架-嵌入式墙体结构的承载力;由于嵌入墙板与柱轴线不在一直线上,框架柱承受了一定的扭矩,在实际工程设计中,应增加柱的抗扭构造配筋或进行柱抗扭配筋设计。     

天津现代城酒店塔楼及裙房抗震设计研究

天津现代城酒店塔楼建筑高度209m,建筑要求高度56m、平面长度65m的裙房结构和塔楼结构连为一体,中间不设置防震缝。酒店塔楼采用带加强层的钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,为超B级高度超限高层。结构低区外框柱为型钢混凝土柱,核心筒低区采用了钢板混凝土组合剪力墙和带钢斜撑混凝土剪力墙。核心筒高宽比为20,因此为提高刚度设置两道加强层。中部设置伸臂桁架和环带桁架,建筑对与伸臂桁架相连的框架柱截面控制极严,因此伸臂桁架腹杆选用屈曲约束支撑;裙房部位为提高刚度,在不能设置剪力墙且抗侧支撑竖向不连续的情况下设置了屈曲约束支撑。高区设置环带桁架作为加强层,结构底部存在斜撑转换和搭接柱转换。系统介绍了该工程的结构体系特点、抗震性能化设计原则和方法、整体计算结果、罕遇地震作用下的弹塑性时程分析结果以及地基基础的设计。     

钢-木屈曲约束支撑增强胶合木框架抗侧性能试验研究

为研究屈曲约束支撑增强胶合木框架的抗侧性能,制作了四榀胶合木框架试件,包括一榀纯木框架、一榀胶合木支撑增强木框架以及两榀碳纤维布缠绕钢-木屈曲约束支撑增强木框架。通过水平低周反复荷载试验,对木框架的损伤模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力进行了研究,并研究了屈曲约束支撑刚度对木框架抗侧性能的影响。结果表明：侧向力作用下胶合木支撑发生平面外失稳的脆性破坏,屈曲约束支撑除端部钢板平面外弯曲外无明显损坏;胶合木支撑和屈曲约束支撑均能显著增强木框架的抗侧刚度和抗侧承载力,但相对纯木框架,胶合木支撑增强木框架位移延性系数降低了22.5%,屈曲约束支撑增强木框架位移延性系数增加约41.6%;屈曲约束支撑增强木框架刚度退化明显,但其有效刚度始终大于其他木框架;屈曲约束支撑增强木框架的总耗能约为胶合木支撑增强木框架的228%。提高约束屈曲支撑的刚度能够进一步提升木框架的抗侧性能。     

柔性连接钢框架稳定分析的计算长度

根据钢框架柱稳定设计的计算长度概念,以部分框架为计算单元,用变刚度的螺旋弹簧模拟梁柱节点连接的柔性,通过引入柔性连接刚度修正系数,建立了无侧移和有侧移柔性连接钢框架柱计算长度系数修正公式,其形式与我国钢结构设计规范(GB17—88)规定的计算长度稳定方程完全相同,可供工程设计人员使用.     

节点柔度对半刚性连接钢框架动力性能影响研究

采用ANSYS进行数值模拟分析,建立了具有不同节点初始刚度的多层钢框架及相应刚性连接框架的计算模型,分析了节点刚度对结构自振频率的影响。进一步对结构进行了时程分析,研究了在地震波激励下结构顶点位移和柱底剪力随节点刚度的变化规律。     

Experimental evaluation of seismic performance of low‐shear strength masonry infills with openings in reinforced concrete frames with deficient seismic details

The influence of openings on lateral behaviour of low‐shear strength masonry infilled reinforced concrete frames is investigated. The design of the reinforced concrete frames in this study are aimed to reflect common seismic design deficiencies, such as location of lap splices at bottom of columns, insufficient transverse reinforcements at column and beam ends and lack of stirrups at beam‐column joints. Six half‐scale single‐storey, single‐bay frame specimens were tested under in‐plane lateral loading. The investigated parameters include shape (window and door), size (regular and large windows) and location of the openings (eccentric and central). The results indicate that presence of openings alters the failure mode, increases the damage level and reduces ductility, strength and stiffness of the infilled frame. The door opening led to reductions of 29% in strength, 34% in the effective stiffness and 23% in the energy dissipation capacity. The window openings led to average reductions of 23% in strength, 8% in effective stiffness and 11% in the energy dissipation capacity. Empirical equations are proposed for estimating overall reductions in stiffness and strength of infilled frames because of the presence of openings, which take into account the effects of size, shape and location of openings. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力影响因素

为研究冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力,提出梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点工作性能和考虑构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,研究冷弯薄壁型钢门式刚架在竖向荷载作用下的变形性能及破坏特征。对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析的结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好。通过改变构件的腹板厚度和翼缘宽度、节点板厚度、刚架梁坡度、柱脚刚度等因素计算刚架极限承载力,计算结果表明,增大前述各个参数值均可以提高冷弯薄壁型钢门式刚架的极限承载力。